Υποβρύχιο ROV: 11 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:39

Αυτό το διδακτικό θα σας δείξει τη διαδικασία κατασκευής ενός πλήρως λειτουργικού ROV ικανό 60ft ή περισσότερο. Έφτιαξα αυτό το ROV με τη βοήθεια του μπαμπά μου και αρκετών άλλων ανθρώπων που έχουν κατασκευάσει ROV στο παρελθόν. Αυτό ήταν ένα μακρύ έργο που πήρε όλο το καλοκαίρι και μέρος της έναρξης της σχολικής χρονιάς.

Βήμα 1: Σχεδιασμός

Για να διατηρήσετε το ROV σταθερό στο νερό, χρειάζεστε ένα σχέδιο που είναι σταθμισμένο στο κάτω μέρος και έχει πλωτήρες στην κορυφή. Το πρώτο ROV κατασκευάστηκε από τον Steve των Homebuilt ROVs. Ο ιστότοπός του έχει πολλά σχέδια ROV καθώς και συνδέσμους προς άλλους ιστότοπους ROV. Ενσωματώνει επίσης αρκετές οδηγίες How To στον ιστότοπό του. Διαπίστωσα ότι αυτός ο ιστότοπος είναι ανεκτίμητος στην κατασκευή του ROV μου και θα το συνιστούσα σε όποιον ενδιαφέρεται να κατασκευάσει το δικό του σε έναν μεγάλο κεντρικό σωλήνα με δύο μικρότερους σωλήνες που βρίσκονται εκατέρωθεν, ελαφρώς κάτω από τον κεντρικό σωλήνα.

Βήμα 2: Πλαίσιο

Εδώ είναι η αρχή του πλαισίου που χτίζω για το ROV. Έκοψα παράθυρα από πλεξιγκλάς και τα έτριψα για να χωρέσουν στο εσωτερικό του σωλήνα. Αυτός είναι ο σωλήνας ABS του χρονοδιαγράμματος 40, που χρησιμοποιείται συνήθως για τα λύματα. Όταν συνδέετε αυτόν τον σωλήνα, βεβαιωθείτε ότι χρησιμοποιείτε κόλλα διαλύτη που είναι ειδικά κατασκευασμένη για κόλληση ABS. Το κανονικό τσιμέντο PVC δεν θα λειτουργήσει ούτε θα δημιουργήσει έναν κακό δεσμό που θα μπορούσε να διαρρεύσει. Χρησιμοποιώ επίσης ένα θαλάσσιο σφραγιστικό για να σφραγίσω το πλεξιγκλάς και να αποτρέψω την είσοδο του νερού. Στο πίσω άκρο, χρησιμοποιώ βιδωτά βύσματα σε περίπτωση που χρειαστεί να αποκτήσω ξανά πρόσβαση στις μπαταρίες ή τα ηλεκτρονικά. Θα χρειαστεί να τυλίξω τα νήματα σε ταινία τεφλόν για να είναι στεγανό. Μετά από κάποιες δοκιμές, διαπίστωσα ότι τα βιδωτά βύσματα διαρρέουν, οπότε μεταπήδησα σε λαστιχένια ακραία καλύμματα που έχουν σφιγκτήρα μπάντας για να τα ασφαλίσουν.

Βήμα 3: Προωθητές

Ένα από τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά ενός ROV είναι η κίνηση. Διαπίστωσα ότι οι περισσότεροι άνθρωποι χρησιμοποιούν τις θαλάσσιες αντλίες υδρορροής ως μέσο ώθησης. Οι αντλίες BIlge έχουν πολλά πλεονεκτήματα. Πρέπει να βυθιστούν, είναι αρκετά ισχυρά και είναι εύκολο να προστεθούν σε ένα υπάρχον ROV. Οι περισσότεροι τα χρησιμοποιούν στην τρέχουσα διαμόρφωσή τους, αλλά επέλεξα να χρησιμοποιήσω έλικες για να αυξήσω την ώθηση. Ακολούθησα τις οδηγίες στα Homebuilt ROVs. Στις ενότητες Πώς να κάνετε, έχει οδηγίες σχετικά με τη μετατροπή μιας αντλίας φρεατίων σε χρήση στηρίγματος. Οι έλικες προέρχονται από τα Harbor Models, έχουν μια καλή επιλογή από πλαστικό και μερικά ωραία στηρίγματα από ορείχαλκο, με πολλά διαφορετικά μεγέθη. Χρησιμοποίησα 4 αντλίες υδροσυλλογής RH 1100 GPH, 2 για εμπρός, πίσω και στροφή και 2 για πάνω και κάτω. 1: Κόψτε όλο το λευκό περίβλημα της αντλίας φρεατίων, αλλά προσέξτε να μην το κόψετε στο κόκκινο περίβλημα του κινητήρα Βήμα 2: Χρησιμοποιήστε ένα κατσαβίδι για να αφαιρέσετε την πτερωτή, το μπλε πράγμα για να εκθέσετε τον άξονα του κινητήρα. Βήμα 3: Χρησιμοποιώ έναν προσαρμογέα στήριξης για ένα αεροπλάνο για να συνδέσει την έλικα στον άξονα. Έχει μια βίδα ρύθμισης και μόλις σφίξαμε το παξιμάδι με το σφηνωμένο διανομέα στο στήριγμα για να το κλειδώσω στη θέση του. Έπρεπε να βάλω ξανά τον προσαρμογέα στήριξης επειδή ήταν λίγο πολύ μεγάλος. Ως πρόσθετη προφύλαξη, χρησιμοποίησα ντουλάπι νήματος για να σφραγίσω το συγκρότημα μαζί. Δεδομένου ότι τα νήματα δεν ευθυγραμμίστηκαν, αναγκάστηκα να ξαναπατήσω τον προσαρμογέα στήριξης. Αν και φαινόταν απλό, χρειάστηκε αρκετός χρόνος για να γίνει σωστά.

Βήμα 4: Πλοήγηση

Για να καθορίσω σε ποια κατεύθυνση βλέπει το ROV, χρησιμοποίησα μια ηλεκτρονική πυξίδα. Πρόκειται για μια ηλεκτρονική πυξίδα Dinsmore 1490. Το πήρα από την Zargos Robotics. Χρησιμοποίησα αυτό το σχηματικό για να δημιουργήσω μια οπτική αναπαράσταση της σκηνοθεσίας. Μια σημείωση: Αυτή η πυξίδα δεν έχει Βορρά. Απλώς επιλέγετε μια κατεύθυνση ως βόρεια και στη συνέχεια όλα τα υπόλοιπα θα ευθυγραμμιστούν. Είναι επίσης πολύ ευαίσθητο στην κλίση, μερικές μοίρες και βιδώνεται. Αισθάνεται αλλαγές στο μαγνητικό πεδίο της Γης, οπότε φροντίστε να το τοποθετήσετε αρκετά μακριά από μαγνήτες, όπως αυτούς στους κινητήρες. Εάν χρειάζεστε περισσότερες πληροφορίες σχετικά με την πυξίδα, ελέγξτε αυτόν τον ιστότοπο

Στην εικόνα, τα τέσσερα καλώδια στο ασημένιο περίβλημα θα πάνε στην επιφάνεια και θα διασυνδεθούν με τον υπολογιστή για να μου δείξουν ποια κατεύθυνση αντιμετωπίζω. Γράφω ένα πρόγραμμα που θα περιστρέψει μια εικόνα του ρομπότ για να δείξει κατεύθυνση. Ωστόσο, αυτό μπορεί να διαρκέσει λίγο, οπότε προς το παρόν θα μπορούσα να χρησιμοποιήσω απλώς τις λυχνίες LED Για μια πυξίδα με αντιστάθμιση κλίσης, ελέγξτε αυτήν τη σελίδα στο Sparkfun. Είναι σίγουρα στην κορυφή της γραμμής, αλλά έχει επίσης μια τεράστια τιμή EDIT: Το αφαίρεσα λόγω της αδυναμίας του να διατηρήσει μια σταθερή επικεφαλίδα. Αυτό πιθανότατα οφείλεται στην κλίση που δεν μπορούσε να χειριστεί η πυξίδα, μαζί με τη μεγαλοπρεπή παρέμβαση.

Βήμα 5: Κάμερα

Προφανώς χρειάζεστε μια κάμερα για να μπορείτε να δείτε τι συμβαίνει, σωστά; Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τρόποι για να πάρετε όταν παίρνετε μια κάμερα. Εάν σχεδιάζετε να προχωρήσετε αρκετά βαθιά, τότε μια ασπρόμαυρη κάμερα infared θα ήταν ένα καλό στοίχημα. Για τα πιο ρηχά νερά, το χρώμα λειτουργεί εξίσου καλά, συν το ότι δείχνει περισσότερη λεπτομέρεια (δηλαδή χρώμα;). Εάν θέλετε πραγματικά μια καλή εικόνα, τότε πηγαίνετε με μια ειδική υποβρύχια κάμερα. Αυτά κοστίζουν λίγο περισσότερο, αλλά δεν χρειάζεται να ανησυχείτε για ένα περίβλημα και συχνά μεταβαίνουν αυτόματα σε νυχτερινή όραση με ενσωματωμένο φωτισμό IR όταν δεν υπάρχει αρκετό φως. Πήγα με μια έγχρωμη κάμερα 30 $ από το Spark Fun Το Έχει έξοδο RCA που θα επισυνάψω στον υπολογιστή μου. Εδώ είναι προσαρτημένο σε μια βάση που είναι έτοιμη για εγκατάσταση. Η κάρτα PC συνδέεται με την κάμερα μέσω RCA και επίσης συνοδεύεται από ένα πρόγραμμα για την προβολή και τη λήψη της ροής βίντεο

Βήμα 6: Φώτα

Χρειαζόμουν μερικά φώτα που είναι αρκετά φωτεινά και επίσης αποτελεσματικά. Τα LED είναι ακριβώς αυτά, και βρήκα μερικά στο Spark Fun Electronics. Χρησιμοποίησα δύο LED 3 watt, και για να είμαι ειλικρινής, είναι εκτυφλωτικά. Παίρνουν λίγο τοστ, οπότε φροντίστε να χρησιμοποιήσετε μια ψύκτρα για να παρατείνετε τη διάρκεια ζωής του LED. Το Spark Fun πωλεί έναν πίνακα αλουμινίου που έχει σημεία συγκόλλησης για σύρμα και λειτουργεί επίσης ως ψύκτρα. Έχουν επίσης διαφορετικά χρώματα LED. Συνδέω τα LED σε μια βάση που έφτιαξα από ένα βραχίονα L για να κρατάω το στο κέντρο της θύρας προβολής. για ευκολότερη αλλαγή, τα έβαλα σε μια λωρίδα αλουμινίου ώστε να προσαρμοστούν ή να αντικατασταθούν Οι εικόνες δεν δείχνουν πόσο φωτεινά είναι πραγματικά αυτά τα πράγματα. Αφού έψαχνα ένα για το ένα, είχα σημεία στην όρασή μου

Βήμα 7: Έλεγχος: ROV Side

Αυτό είναι ίσως το πιο δύσκολο μέρος ολόκληρης της διαδικασίας κατασκευής. Έχω δει πολλές διαφορετικές προσεγγίσεις για τον έλεγχο του ROV. Ο Jason Rollette χρησιμοποίησε έναν μικροελεγκτή, ο οποίος είναι πραγματικά ο καλύτερος τρόπος. Έχει πλήρη αναλογικό έλεγχο όλων των κινητήρων και τα δεδομένα μεταδίδονται μέσω καλωδίου Ethernet Cat 5e. Ωστόσο, εάν δεν έχετε τα μέσα για να εκτυπώσετε μια πλακέτα κυκλώματος και να προγραμματίσετε έναν μικροελεγκτή, αυτό δεν είναι το πιο εύκολο στη συναρμολόγηση. Ο Jason έχει ένα διάγραμμα του κυκλώματος και του PCB στην τοποθεσία του εδώ Εναλλακτικά, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ρελέ για να ενεργοποιήσετε και να απενεργοποιήσετε τους κινητήρες. αυτό δεν είναι τόσο καλό όσο ο έλεγχος πλήρους εμβέλειας, αλλά είναι πολύ πιο απλό και απλό. Στα Homebuilt ROVs, ο Steve χρησιμοποίησε ρελέ για τον έλεγχο του Seafox και έχει έναν καλό οδηγό για τη συναρμολόγηση οποιουδήποτε αριθμού ηλεκτροκινητήρων με ρελέ. Αυτός είναι ένας από τους 4 ρυθμιστές ταχύτητας που χρησιμοποιώ για τον έλεγχο προώθησης

Βήμα 8: Ισχύς

Αποφάσισα να μεταφέρω μπαταρίες στο ROV μου για να το κάνω πιο ανεξάρτητο και να μειώσω τον αριθμό των καλωδίων που βγαίνουν στην επιφάνεια. Αυτή είναι μία από τις δύο μπαταρίες 12 volt 2,5 amp ώρα που αγόρασα από το Battery Mart. Το έχω συνδέσει ήδη σε μια υποδοχή Deans Ultra, ώστε να μπορεί να αφαιρεθεί εύκολα αν χρειαστεί. Λόγω της εξάτμισης των ενισχυτών, ίσως χρειαστεί να ενσωματώσω ένα κύκλωμα φόρτισης για να κρατήσω τις μπαταρίες εκτός λειτουργίας. Θα μεταφερθούν στους δύο πλευρικούς σωλήνες και θα προσθέσουν το απαραίτητο βάρος στο ROV

Βήμα 9: Έλεγχος: Επιφάνεια

Τώρα μπαίνουμε στη δύσκολη σφαίρα της πιλοτικότητας. Τα δύο άτομα με τα οποία συνομίλησα χρησιμοποιούν φορητό υπολογιστή για να ελέγχουν το ROV τους, χρησιμοποιώντας ένα πληκτρολόγιο ή χειριστήριο για να μετακινούν την ROV. Αυτό είναι υπέροχο γιατί το μόνο που χρειάζεστε είναι το ROV, το καλώδιο ελέγχου και ο φορητός υπολογιστής σας.

Iθελα πλήρη αναλογικό έλεγχο χωρίς χρήση μικροελεγκτή, οπότε αποφάσισα για ESCs, Electronic Speed Controllers. Αυτά θα πρέπει να είναι γνωστά σε όλους όσους έχουν μοντέλο αεροπλάνο ή αυτοκίνητο. Χρειαζόμουν όπισθεν ρυθμιστές ταχύτητας και έπεσα πάνω σε μερικά στο Bane Bots. Είναι συνδεδεμένα στο Δέκτη μέσα στο ROV και η κεραία είναι προσαρτημένη σε ένα από τα καλώδια Cat 5. Από εκεί χρησιμοποίησα το τηλεχειριστήριο Hitec με τον κατάλληλο κρύσταλλο και συχνότητα. Το φως ελέγχεται από ένα διακόπτη που λειτουργεί με σερβο. Η πυξίδα δεν έχει ακόμη ρυθμιστεί, αλλά νομίζω ότι θα μπορούσα απλώς να χρησιμοποιήσω μια δέσμη LED αντί να προσπαθήσω να τη διασυνδέσω με το φορητό υπολογιστή μου. ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ: Έχω αναβαθμίσει έκτοτε το σύστημα ελέγχου μου χρησιμοποιώντας έναν μικροελεγκτή Arduino και έναν σερβοελεγκτή. Θα δημοσιεύσω τα αποτελέσματά μου μόλις τελειώσω τις θαλάσσιες δοκιμές.

Βήμα 10: Σύνδεση

Για να συνδέσω το ROV στο χειριστήριο, χρησιμοποιώ 100 πόδια καλώδιο Ethernet Cat 5e. Έχει 8 σύρματα, που ταιριάζουν όμορφα με τα σχέδιά μου. Μπορεί να προσθέσω ένα δεύτερο καλώδιο εάν έχω περισσότερες δυνατότητες που πρέπει να τρέξω, αλλά προς το παρόν φαίνεται καλό. Αυτή είναι η βαθμολογία plenum Cat 5, πράγμα που σημαίνει ότι μπορεί να τραβηχτεί από τους τοίχους χρησιμοποιώντας ένα fishtape. Το κάλυμμα συρρικνώνεται σφιχτά και έχει ένα λεπτό νάιλον κορδόνι στο εσωτερικό που βοηθά στην κατανομή του φορτίου σε ολόκληρο το καλώδιο. Αυτό το καθιστά πιο ανθεκτικό και μειώνει την πιθανότητα να καταστρέψω το καλώδιο από την καταπόνηση φορτίου. Θα χρειαστεί να προσθέσω πλωτήρες στο καλώδιο επειδή πιθανότατα θα βυθιστεί λόγω του βάρους του. Ο σύνδεσμος που χρησιμοποίησα είναι ένας σύνδεσμος Bulgin Buccaneer Ethernet. Διευκολύνει τη μεταφορά του ROV διαχωρίζοντας το καλώδιο και το ρομπότ. Το Bulgin δοκιμάζει διεξοδικά τον σύνδεσμό τους και υποτίθεται ότι εκτιμάται σε 30 πόδια για 2 εβδομάδες και 200 πόδια για λίγες ημέρες. Καθώς σχεδιάζω να μην ξεπεράσω τους 100, αυτό είναι πολύ εντός των ορίων.

Βήμα 11: Δοκιμή

Την πρώτη φορά που το ROV είδε νερό, το δοκίμασα στην πισίνα του θείου μου. Όπως ήταν αναμενόμενο, το ROV ήταν πολύ πλευστό. Έχω προσθέσει έκτοτε βάρη μολύβδου που αγόρασα σε ένα κατάστημα κυνηγιού για να προσθέσω βάρος στα γλιστρήματα. Η βολή μολύβδου θα ήταν προτιμότερη επειδή είναι λεπτότερη και ευκολότερη στη χρήση, αλλά είναι πραγματικά ακριβή. Το καλώδιο μου επιτρέπει επίσης να προσαρμόσω το έρμα με λογικό βαθμό ακρίβειας σε περίπτωση που χρειαστεί να αλλάξω το βάρος επί τόπου. Το συνολικό απαιτούμενο έρμα ήταν περίπου 8 κιλά, αρκετά φορτίο. Η επόμενη δοκιμή θα είναι σε άλλη πισίνα και στη συνέχεια ελπίζω να είναι σε λίμνη! Εάν σκοπεύετε να το χρησιμοποιήσετε σε αλμυρό νερό, δεν θα ήταν κακή ιδέα να το ξεπλύνετε μετά για να διατηρήσετε τη διάβρωση.

Θα προσπαθήσω να δημοσιεύσω μερικά βίντεο στο εγγύς μέλλον για να δείξω πώς λειτουργεί αυτό το πράγμα στο νερό